REVERSING WITH IDA FROM SCRATCH (P22)

Ở phần 22 này chúng ta sẽ tìm hiểu một chút về các công cụ bổ trợ cho IDA trong việc việc so sánh sự khác nhau giữa hai binary.

Nếu các bạn là dân dev, hay dân văn phòng suốt ngày lọ mọ với một mớ code/ tài liệu thì chắc sẽ chẳng lạ gì với việc tự làm “bằng cơm” hoặc sử dụng công cụ chuyên dụng để so sánh sự khác nhau/ sai khác trong cùng một source code hoặc giữa cùng một tài liệu tại những thời điểm khác nhau.

Tôi lấy ví dụ về việc so sánh giữa hai file văn bản: bên trái là file gốc vs bên phải là file đã chỉnh sửa (nhưng chữ sửa trong file để font màu trắng). Nếu không dùng tool mà làm “bằng cơm” để kiểm tra sự thay đổi, tôi đố các bạn tìm được :)

Với các file binary cũng vậy, công cụ differ cũng sẽ cho ta biết sự khác biệt/ thay đổi giữa hai phiên bản của cùng một chương trình, các công cụ này sẽ cố gắng thực hiện phân tích, so khớp các hàm trong chương trình và đưa ra kết qủa về những hàm có sự thay đổi và thay đổi ở đâu.

Ta thấy rõ ràng để thực hiện công việc này không phải là dễ dàng, đặc biệt là khi có những thay đổi lớn từ phiên bản này sang phiên bản khác, sự thay đổi này có thể đến từ việc cập nhật các bản vá bảo mật để giải quyết các lỗ hổng tồn tại trong chương trình, hoặc có thể là những cải tiến mới trong tính năng của chương trình, v.v… Với dân chuyên crack soft hoặc tìm hiểu cracking thì việc so sánh giữa file gốc và file đã patch có thể giúp cho họ tìm hiểu được cách patch của các cracker khác. Với dân chuyên nghiên cứu exploit thì việc làm này có thể giúp họ biết được một bản vá bảo mật có giải quyết được triệt để lỗi hay không? Hay là patch lỗi này lại sinh ra lỗi khác có thể khai thác được.

Tính tới thời điểm hiện tại, cá nhân tôi biết được có 3 công cụ differ sử dụng kết hợp với IDA. Trong bài viết này, tôi sẽ giới thiệu lần lượt các công cụ này và tùy cảm nhận của từng người mà lựa chọn cho mình công cụ phù hợp hoặc sử dụng kết hợp.

Note: Thời điểm tôi chỉnh sửa lại bài viết thì Bindiff đã ra phiên bản 5 (https://www.zynamics.com/software.html); Diaphora cũng được Joxean Koret cập nhật liên tục để có thể làm việc với các phiên bản IDA 6.9 tới 7.3

1. BinDiff

Công cụ phải nói tới đầu tiên chính là BinDiff, mục tiêu của nó là một công cụ hỗ trợ so sánh các tập tin nhị phân nhằm giúp các chuyên gia nghiên cứu lỗ hổng có thể nhanh chóng tìm thấy sự khác biệt và tương đồng trong mã chương trình được phân rã ở dạng câu lệnh asm. Công cụ này được phát triển bởi Zynamics, công ty này sau đó được Google mua lại vào năm 2011. Phiên bản mới nhất tính đến thời điểm của bài viết này là BinDiff v4.3. Thông tin chi tiết về BinDiff có thể tìm đọc tại đây: https://www.zynamics.com/software.html

Các bạn download về và tiến hành cài đặt. Việc cài đặt BinDiff dễ như các bạn cài Win dạo, khác mỗi là bạn không phải kiếm cr@ck thôi, chú ý là trên máy cần phải cài đặt Java Runtime Enviroment (JRE) trước nhé. BinDiff 4.3 hiện chỉ hỗ trợ cho IDA 6.x, chưa có plugin cho 7.x (Note: hiện bản BinDiff 5 đã hỗ trợ cho IDA 7.x).

Để minh họa cho việc sử dụng BinDiff, tôi sẽ sử dụng các file .idb có sẵn: một file có vuln và một file đã được fix. Mở IDA lên và load database của file có vuln (VULNERABLE_o_NO.idb) vào:

Sau khi IDA load xong database của file có vuln, truy cập menu Edit > Plugins và chọn BinDiff 4.3:

Cửa sổ BinDiff sẽ xuất hiện như hình dưới:

Tiếp theo chọn Diff Database… và tìm tới database của file đã fix vuln để so sánh:

BinDiff sẽ chạy và phân tích hai databse này:

Sau khi thực hiện xong, BinDiff sẽ hiển thị kết quả cho chúng ta. Có thể các cửa sổ của BinDiff tại IDA của các bạn sẽ không giống như tôi, các bạn có thể thực hiện drag & drop để lựa chọn một chế độ xem phù hợp nhất:

Tab mà chúng ta quan tâm là “Matched Functions”:

Tại đây, các ban sẽ thấy cột đầu tiên (similarity) cung cấp kết quả về sự giống nhau giữa các hàm, Theo kinh nghiệm của nhiều người đã dùng BinDiff thì nếu giá trị trả về bằng 1.00 thì có nghĩa là hai hàm đó hoàn toàn giống nhau, không có thay đổi gì, ngược lại nếu giá trị này < 1.00 thì có nghĩa là cùng một hàm nhưng đã có sự thay đổi, khác biệt. Để dễ dàng và thuận tiện thì chúng ta chỉ việc nhấp chuột vào đầu cột đó để sắp xếp chúng theo kết quả từ khác nhau đến giống nhau. Tương tự như hình:

Theo kết quả có được như trên hình, ta thấy rằng ở đây chỉ có một điểm tương đồng nhỏ hơn 1. Nhấn chuột phải tại đó và chọn View Flowgraphs hoặc nhấn phím tắt là Ctrl+E:

Lúc này, plugin sẽ sẽ gọi tới bindiff.jar trong thư mục cài đặt của BinDiff để hiển thị FlowGraphs của hai hàm có sự thay đổi ở trên:

Như trên hình, ta thấy các khối được highlight bằng màu xanh, đó là những khối có code giống nhau, còn khối được highlight bằng màu vàng là khối có sự thay đổi và những câu lệnh thay đổi cũng được BinDiff highlight bằng những màu khác nhau để ta có thể dễ dàng nhận ra:

Như trên hình, các bạn sẽ nhận thấy được sự thay đổi ở lệnh nhảy, và chúng ta cũng đã biết việc đổi từ lệnh nhảy JLE thành JBE là cách để chương trình tránh bị dính lỗi Buffer Overflow, do vậy nếu trong một chương trình mà ta có cả phiên bản bị lỗi và phiên bản đã được vá lỗi, sau khi so sánh và nhìn vào các hàm đã thay đổi thì chúng ta sẽ phải thực hiện reverse lại hàm đó để xem nó có thực sự là lỗ hổng của chương trình hay không.

Một trong những ưu điểm của BinDiff so với hai công cụ sắp được đề cập là ngoài việc hỗ trợ chế độ đồ họa tương tác rất tốt, khả năng parse trực tiếp các file .idb mà không cần phải tạo ra các file trung gian thì nó còn cung cấp khả năng tìm kiếm rất tiện lợi, qua đó ta có thể tìm kiếm địa chỉ và bất kỳ đoạn text nào. Ví dụ, tôi thực hiện tìm kiếm chuỗi “cmp”:

Bên cạnh đó, BinDiff hỗ trợ sao chép địa chỉ của khối có thay đổi, qua đó ta có thể đi tới được khối này trong IDA bằng việc nhấn G và dán địa chỉ đã copy vào:

BinDiff cũng cung cấp một cửa sổ nhỏ tương tự như cửa sổ Graph Overview của IDA để giúp dễ dàng di chuyển, quan sát các hàm cùng danh sách các khối đã được phân rã:

Như các bạn thấy BinDiff cung cấp cho chúng ta một giao diện cùng các tính năng hữu ích, với những file đơn giản như trong ví dụ này thì các bạn thấy có vẻ dễ dàng, tuy nhiên với các ứng dụng lớn và phức tạp hơn thì sẽ không ngon ăn như thế này đâu.

“Dễ thế này thì Đông Lào người ta đi săn bug hết!!”

Do BinDiff hiện tại chỉ hỗ trợ IDA 6.x, với phiên bản IDA 7.x thì phải sử dụng BinExport (https://github.com/google/binexport) để xuất ra file và import vào Bindiff để so sánh. Phiên bản BinExport mà tôi đang sử dụng được build bởi bạn Ngôn Nguyễn (aka @computerline). Cách thức thực hiện như sau, đầu tiên load db của file có lỗi (VULNERABLE_o_NO.idb) vào IDA 7.x. Sau khi load xong, vào Edit > Plugins chọn BinExport:

Giao diện của BinExport sẽ xuất hiện, chọn BinExport v2 Binary Export:

Sau đó lưu lại với tên bất kì với phần mở rộng là .BinExport (ví dụ: VULNERABLE_o_NO.BinExport)

Tiếp theo, dùng IDA load db của file đã fix lỗi (NO_VULNERABLE.idb) và cũng thực hiện tương tự như trên, lưu thành file có tên là NO_VULNERABLE.BinExport:

Sau khi có hai file được export bằng BinExport, chạy trực tiếp Bindiff và load hai file này vào để so sánh:

Sau khi nhấn Diff thì bên tab Workspace sẽ hiển thị tên hai file được so sánh và tab Overview sẽ cung cấp kết quả so sánh:

Nhấp đúp vào tên hai file được so sánh tại tab Workspace, BinDiff sẽ hiển thị kết quả chi tiết:

Tiếp theo, chọn Matched Functions, sắp xếp lại theo mức độ tương đồng (Similarity):

Cuối cùng, nhấn chuột phải tại hàm có sự khác biệt, chọn Open Flow Graph và phân tích kết quả trả về:

2. Turbodiff

Công cụ cho phép so sánh binary tiếp theo là TurboDiff. Đây là một plugin được code bởi tác giả Nicolas Economou (@NicoEconomou), là đồng nghiệp trước đây với thầy Ricardo Narvaja tại Core Security. Các bạn có thể download plugin này tại: https://www.coresecurity.com/corelabs-research/open-source-tools/turbodiff, tuy nhiên đây là phiên bản cũ. Phiên bản mà thầy Ricardo Narvaja sử dụng là phiên bản mới hơn. Việc cài đặt rất dễ, chỉ việc chép file turbodiff.plw vào thư mục plugins của IDA là xong.

Tương tự như đã làm với BinDiff, nhưng khác chút là ta load database NO_VULNERABLE.idb của file đã fix lỗi trước. Sau khi IDA load xong, vào menu Edit > Plugins và chọn Turbodiff:

Để so sánh được thì TurboDiff cần phải lấy thông tin từ file .idb:

Lựa chọn “take info from this idb” và nhấn OK, turbodiff sẽ phân tích và tạo ra 2 file có đuôi mở rộng là .dis và .ana:

Sau đó, mở database của file có lỗi và cũng làm tương tự như trên:

Khi phân tích xong, ta tiếp tục chọn turbodiff một lần nữa, nhưng lần sẽ thực hiện so sánh bằng cách chọn “compare with…” và nhấn OK:

Chọn file cần so sánh là db của file đã được fix lỗi:

Giữ nguyên cấu hình mặc định của turbodiff và nhấn OK:

Ta sẽ có được kết quả như sau:

Tại tab “Turbodiff results” ta nhấn CTRL + F và tìm kiếm từ khóa là “changed” hoặc “suspicious” để hiển thị những chỗ thay đổi:

Sau khi có được kết quả như hình, nhấp đúp vào đó, turbo diff sẽ sử dụng wingrap32 để hiển thị flow graph:

Như các bạn thấy turbodiff đã cung cấp thông tin về khối lệnh có sự thay đổi. Tương tự như Bindiff, turbodiff cũng sử dụng một mã màu để biểu diễn cho tỉ lệ thay đổi, màu xanh lá cây được sử dụng cho các khối có những thay đổi ít, màu vàng sẽ dùng cho các khối có thay đổi nhiều và màu đỏ sử dụng cho các khối được thêm vào. Rõ ràng, về mặt đồ họa và khả năng tương tác thì không thể so sánh được với Bindiff, nhưng bù lại là tốc độ của Turbodiff thực sự rất nhanh. Hiệu năng là điều rất đáng quan tâm nếu áp dụng với các file có kích thước lớn và nó không hiển thị quá màu mè như Bindiff. Một điểm khác nữa với Bindiff là Turbodiff phải parse database của IDA thành các file trung gian rồi mới so sánh.

3. Diaphora

Công cụ so sánh binary cuối cùng mà tôi giới thiệu với các bạn là diaphora, đây là một plugin do Joxean Koret (@matalaz) viết bằng Python. Joxean Koret là tác giả của cuốn sách “The Antivirus Hacker’s Handbook” và hình như có quen biết với anh Quỳnh khi làm việc ở Coseinc. Để sử dụng được diaphora các bạn có thể download tại đây: https://github.com/joxeankoret/diaphora. Tính đến thời điểm hiện tại diaphora không còn hỗ trợ IDA 6.8 nữa, mà chỉ làm việc với IDA Pro 6.9, 6.95 và 7.0.

Tương tự như đã làm với các công cụ trước, đầu tiên ta load db của file đã fix lỗi vào IDA trước. Do là dạng python script, nên để chạy được diaphora ta vào File > Script File…

Tìm tới thư mục chứa file diaphora.py và lựa chọn file này để chạy:

Màn hình Diaphora sẽ xuất hiện, ta có thể lựa chọn đường dẫn để lưu file SQLite db cho file hiện tại đang phân tích bởi IDA hoặc giữ nguyên đường dẫn mà Diaphora thiết lập:

Sau đó nhấn OK để Diaphora tiến hành công việc phân tích và lưu thành file sqlite:

Thực hiện tương tự với file có lỗi:

Sau khi thực hiện xong hai bước trên ta sẽ có được 2 file sqlite để phục vụ cho việc so sánh. Tiếp theo, ta mở lại diaphora.py (lúc này IDA đang mở db của file có lỗi):

Ở phần “SQLite database to diff against”, ta tìm đến file sqllite được tạo ra trước đó của file đã fix lỗi. Chọn file này và nhấn Open:

Cuối cùng nhấn OK để Diaphora tiến hành xử lý vá so sánh. Diaphora sẽ hỏi như hình dưới, chỉ việc nhấn Yes là xong:

Sau khi compare xong, diaphora sẽ hiển thị 2 tab mới tại IDA với tên là Best matches và Partial matches. Tại tab Best matches là các hàm giống nhau hoàn toàn và không thay đổi, nên ta không cần quan tâm tới tab này:

Tab Partial matches sẽ cung cấp cho chúng ta thông tin về các hàm có khả năng khác nhau:

Ta thấy diaphora đã tìm được hai hàm bị thay đổi như trên. Về cơ bản, chủ quan mà nói tôi thấy diaphora cho kết quả hên xui so với Bindiff và Turbodiff, nếu chạy với IDA7 thì không ra được Partial maches, chạy với IDA 6.8 thì mới ra được kết quả mong muốn. Ngoài ra, do được viết bằng python nên diaphora chạy khá lâu, theo tôi thì nó chạy lâu nhất, gặp phải db lớn là xác định ngồi đợi. Để xem được sự thay đổi ở một hàm nào đó, nhấn chuột phải tại hàm đó và chọn chế độ Diff assembly in a graph:

Kết quả có được như hình dưới đây:

Chế độ graph này của diaphora nhìn có vẻ tốt hơn Turbodiff một chút, nhưng cũng không cho ta khả năng tương tác như ở Bindiff, khối quan trọng đã thay đổi được highlight bằng màu đỏ, còn màu vàng là khối có những thay đổi nhỏ, ví dụ như ta đổi tên của một biến. Ngoài ra, diaphora còn cung cấp tùy chọn khác là Diff pseudo code, sử dụng Hexrays decompiler đi kèm với IDA để xây dựng lại mã nguồn của file thực thi. Kết quả có được khi lựa chọn tùy chọn này như hình dưới đây:

Phần 22 đến đây là kết thúc nhé các bạn!

Trong phần này tôi cung cấp một file IDA1.exe (https://mega.nz/#!mHAU1AaS!Zm2g_pXoiCDWiKwSdRJsJ0tYNTRjc6JSkBJyr6h7j0g). Tôi muốn các bạn phân tích nó và xem liệu nó có lỗi hay không và nếu có thì bạn thực hiện khai thác buffer overflow làm sao để thay đổi luồng thực thi của chương trình để từ đó hiển thị thông báo “You are a winner man”.

Hẹn gặp lại các bạn ở phần 23!

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Ricardo Narvaja!

m4n0w4r

Ủng hộ tác giả

Nếu bạn cảm thấy những gì tôi chia sẻ trong bài viết là hữu ích, bạn có thể ủng hộ bằng “bỉm sữa” hoặc “quân huy” qua địa chỉ:

Tên tài khoản: TRAN TRUNG KIEN
Số tài khoản: 0021001560963
Ngân hàng: Vietcombank